Устройство регистрации параметров микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы

Устройство предназначено для использования в космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы. Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве регистрации параметров микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы, содержащем полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения, согласно полезной модели, дополнительно введен блок упраления, мишень выполнена из нескольких панелей солнечных батарей, соединенных между собой пленочными структурами металл-диэлектрик-металл, расположенные под углом к плоскости, перпендикулярной оси приемника ионов, в фокусирующем центре мишени установлен приемник ионов и электронов в виде шара, соединенного с двумя усилителями, между приемником и мишенью приложена разность потенциалов, по трем осям которого установлены электромагнитные катушки, ориентированные по взаимно ортогональным осям, соединенные с блоком управления системы, причем пространственное положение электромагнитных катушек выполнено в соответствии с направлением мишени на Солнце, пленочные структуры металл-диэлектрик-металл соединены с источниками постоянного напряжения и усилителями, подключенными к блоку обработки информации.

1 з.п. ф-лы 4 ил.

Устройство предназначено для использования в космической технике, в частности для регистрации микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы.

Известно устройство (A.C. N1830499 - G01E 1/34, опубликованное 13.10.22), включающее в себя плоскую мишень с отверстиями, приемник ионов, блок обработки информации.

Недостатком такого устройства является невозможность использования мишени на большой площади чувствительной поверхности, а, следовательно, низкая эффективность использования. Кроме того, такое устройство нельзя использовать для регистрации и измерения параметров ионосферы (ионов, электронов).

Известно устройство для регистрации заряженных частиц ионосферы (низкие и высокие орбиты движения спутника), которое включает в себя небольшой металлический электрод - зонд, потенциал которого относительно плазмы можно произвольно менять (А.И.Акишин, К.С.Новиков - "Физические процессы на поверхности искусственных спутников Земли", МГУ, 1987, с.33-36).

Недостатком такого устройства является невозможность использования мишени на большой площади чувствительной поверхности, а, следовательно, низкая эффективность использования. Кроме того, такое устройство нельзя использовать для регистрации и измерения параметров ионосферы (ионов, электронов).

В качестве прототипа выбрано устройство (Diretzel H., Eihborn e.t.c. The Heos 2 aud Helios micrometeoroid experiments. J.Phys.Sei. Justrum. 1973, 6, 3, p.209-217), предназначенное для регистрации параметров

микрометеороидов, содержащее полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения.

Недостатком такого устройства является невозможность использования мишени на большой площади чувствительной поверхности, а, следовательно, низкая эффективность использования. Кроме того, такое устройство нельзя использовать для регистрации и измерения параметров ионосферы (ионов, электронов).

В основу полезной цели поставлена задача повысить эффективность использования устройства на большой площади, с помощью которого возможна регистрация заряженных частиц (ионов, электронов), оставляющих ионосферу Земли и вторичнозаряженных частиц (ионов, электронов), инициируемых ударом микрометеороида. Таким образом предлагаемое устройство представляет собой космический аппарат на большой площади чувствительной поверхности с ориентацией на Солнце, с помощью которого решаются две задачи.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве регистрации параметров микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы, содержащем полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения, согласно полезной модели, дополнительно введен блок упраления, мишень выполнена из нескольких панелей солнечных батарей, соединенных между собой пленочными структурами металл-диэлектрик-металл, расположенные под углом к плоскости, перпендикулярной оси приемника ионов, в фокусирующем центре мишени установлен приемник ионов и электронов в виде шара, соединенного с двумя усилителями, между приемником и мишенью приложена разность потенциалов, по трем осям которого установлены электромагнитные катушки, ориентированные по взаимно ортогональным осям, соединенные с блоком управления системы, причем пространственное положение электромагнитных катушек выполнено в соответствии с направлением мишени на Солнце, пленочные структуры металл-диэлектрик-металл

соединены с источниками постоянного напряжения и усилителями, подключенными к блоку обработки информации.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлена схема устройства в собранном виде (нерабочий режим) и на Фиг.2 и на Фиг.3 изображено устройство в развернутом виде (рабочий режим), на Фиг.4 показана схема подключения приемника ионов к усилителям и источнику постоянного напряжения.

Устройство регистрации параметров микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы содержит приемника ионов 1, блок измерения 2, электромагнитные катушки 3, мишень состоящая из соединенных между собой четырех солнечных батарей 4, расположенные под углом 30° к плоскости, перпендикулярной оси приемника ионов, металл-диэлектрик-металл (МДМ) - структуру 5, два усилителя 6 и 7 выходы, которых соединены с блоком обработки информации 8, источник напряжения 9, усилители 10 и источники постоянного напряжения 11, блок управления 12.

Устройство работает следующем образом. При совпадении микрометеороида с мишенью 4, в месте контакта образуется плазма, ион которой попадают на приемник ионов 1, сбор их осуществляется за счет напряжения на приемнике, равном - 250 В относительно мишени. Выход приемники ионов соединен с усилителями 6 и 7, которые необходимы для реализации двух режимов регистрации: ионов, образованных от высокоскоростных частиц (микрометеороидов или частиц космического мусора) и ионов, электронов, попадающих на приемник-зонд - второй режим работы.

Большую часть времени устройство работает в режиме регистрации микрометеороидов, космического мусора, при этом к приемнику подключается напряжение - 250 В от источника 9 ключом К2, а в режиме измерения заряженных частиц ионосферы напряжения от приемника ионов отключается. В каждом из режимов используется усилитель 6 или 7 с соответствующими частотными характеристиками.

Пленки на основе МДМ-структур являются также как и солнечные батареи мишенью устройства. При ударе частицы в одну из четырех МДМ-структур 5 она может замкнуть источник питания 11 или изменить сопротивление между обкладками конденсатора. При этом конденсатор (полностью или частично) разряжается и образованный импульс напряжения усиливается усилителем 10.

Для правильной интерпретации данных о параметрах космической пыли и ионосферы необходима ориентация устройства (космического аппарата), которая осуществляется с помощью установленных трех электромагнитных катушек, на которые от блока управления 12 подаются импульсы тока соответствующей длительности и амплитуды.

Блок управления 12 реализует закон управления разгрузкой кинетического момента космического аппарата. Такой подход основывается на взаимодействие исполнительных органов системы управления (электромагнитных катушек) с магнитных полем Земли.

Законы управления могут быть получены из основного управления магнитных систем управления:

,

где - дипольный магнитный момент; - вектор индукции магнитного поля Земли; - вектор угловой скорости космического аппарата.

1. Устройство регистрации параметров микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы, содержащее полусферическую мишень и приемник ионов полусферической формы, блок измерения, отличающееся тем, что мишень выполнена из нескольких панелей солнечных батарей, соединенных между собой пленочными структурами металл-диэлектрик-металл, расположенных под углом к плоскости, перпендикулярной оси приемника ионов, в фокусирующем центре мишени установлен приемник ионов и электронов в виде шара, соединенного с двумя усилителями, между приемником и мишенью приложена разность потенциалов, по трем осям которого установлены электромагнитные катушки, ориентированные по взаимно ортогональным осям, соединенные с блоком управления системы, причем пространственное положение электромагнитных катушек выполнено в соответствии с направлением мишени на Солнце, пленочные структуры металл-диэлектрик-металл соединены с источниками постоянного напряжения и усилителями, подключенными к блоку обработки информации.

2. Устройство регистрации параметров микрометеороидов и заряженных частиц ионосферы по п.1, отличающееся тем, что солнечные батареи расположены под углом 30°.